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详解特斯拉汽车的电机驱动系统优缺点

2014-07-15 09:46:08     来源:OFweek电子工程网        

【大比特导读】不同于传统的汽油动力车,特斯拉汽车的动力系统主要由储能系统、功率电子模块、电动机、顺序手动变速箱四部分租成,特斯拉汽车采用的交流调速系统,虽然交流调速传动有优点,但它也存在不足之处有待提高。

特斯拉电机

不同于传统的汽油动力车,特斯拉汽车的动力系统主要由四个部分组成:

储能系统(Energy Storage System-ESS)

功率电子模块(Power Electronics Module-PEM)

电动机(Electric Motor-EM)

顺序手动变速箱(Sequential Manual Transmission-SMT)

储能系统ESS由6,831块锂离子电池组成,输出直流电DC,是电动车的动力之源。储能系统输出的直流电经过功率电子模块PEM逆变成交流电AC,为交流电机供电。由此可见,特斯拉汽车是属于交流调速系统。

由于储能系统ESS输出的是直流电,要想为交流电动机供电,必须首先将直流电逆变为交流电,这一功能是由功率电子模块PEM完成。特斯拉汽车的功率电子模块使用72个绝缘栅双极晶体管(IGBT)将直流电转换为交流电。除了控制充电和放电速率,功率电子模块还控制电压等级、电机的RPM(每分钟转数)、转矩和再生制动系统。该制动系统通常通过制动捕获动能,并将其反馈传输回ESS。电池组、功率电子模块和电机系统效率和集成能够达到85至95%,从而使马达输出可达185千瓦的功率。

特斯拉汽车之所以采用交流调速系统而不采用直流调速系统,是因为交流调速系统具有如下优点:交流电机结构简单,便于日常维护;交流电机坚固耐用、重量轻,需要动态响应高的场合(精密、高速控制)时优势显着;调速的动态性能好,经济可靠;功率因数高、谐波小;电机效率高、节能效果好(相比直流综合节电率在15-25%)。

特斯拉电动机转子

虽然交流电机调速传动有优点,但它也存在以下不足之处有待提高:线路复杂,电机控制难度大;交流变频调速装置初期投入成本略高。

特斯拉汽车的心脏是它的3相,4极感应电动机,它的重量只有70磅。根据特斯拉的声明和独立测试,特斯拉汽车可在约四秒加速到60英里每小时,最高速度能达到大约130英里每小时。特斯拉汽车甚至可以在非常低的转速产生较大的扭矩,并使电动机维持在大马力状态,它可以达到13000转,这是大多数内燃机无法做到的。

本文由大比特资讯收集整理(www.big-bit.com)

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